Текст книги "Справочник мастера столярно-плотничных работ"

СУШКА, ЗАЩИТА И ХРАНЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

К недостаткам древесины относят склонность к загниванию, подверженность поражению насекомыми, огнеопасность. Но современные технологии позволяют либо преодолеть их, либо максимально снизить риск возникновения подобных явлений. Рассмотрим все по порядку.

По устойчивости к гниению древесина делится на четыре класса (табл. 5).

Таблица 5

Классификация древесины по устойчивости к гниению

Гнилостные процессы в древесине возникают в том случае, если ее влажность составляет 20–60 %, а окружающий воздух имеет температуру 2 – 40 °C. Эти же условия способствуют поражению грибами, наиболее опасные из которых – домовые грибы, уничтожающие структуру древесины настолько, что она утрачивает свои механические свойства.

Нарушения режима сушки недопустимы, поскольку в результате древесина коробится и растрескивается, возрастает количество брака.

Одним из методов, препятствующих этим процессам, является сушка древесины, поскольку сухая древесина полностью сохраняет свои качества. Древесина подвергается сушке дотранспортной (18–25 %) и эксплуатационной (7–12 %) влажности.

Сушка – это удаление влаги из древесины путем испарения. Сушка имеет важное технологическое значение, поскольку предупреждает изменение формы и размеров деталей и конструкций в готовом изделии, кроме того, благодаря сушке повышаются технологические качества древесины. Это означает, что улучшается чистота распила, шлифования и другой обработки, повышаются прочностные характеристики материала.

Современные технологии начинаются с грамотной организации сушки древесины, поскольку чаще всего нарушается именно ее технология. Правильная организация сушки состоит в том, что этот процесс не терпит форсирования. Интенсивная сушка оборачивается микротрещинами в массиве, короблением заготовок, что обязательно негативно отражается на готовом изделии.

Различают естественную и принудительную сушку. Первая осуществляется в естественных условиях на открытом воздухе и не предполагает его подогрева. Перед сушкой пиломатериалы укладывают горизонтальными и вертикальными рядами в штабеля, причем между рядами предусмотрены прокладки, толщина которых должна быть не менее 30 см (рис. 14).

Рис. 14. Штабель, подготовленный к сушке

При этом штабель не должен лежать прямо на земле. Под него подкладывают два слоя толя, защищающего пиломатериалы от влаги, и прокладку, обеспечивающую циркуляцию воздуха. Чтобы уберечь штабель от осадков, его размещают под навесом. При сушке древесины в помещении в нем должны быть созданы условия для удаления влаги.

Для естественной сушки требуется не менее 2 лет, и это объясняется тем, что свежесрубленная древесина имеет влажность примерно 70 % и этот показатель снижается до 25–30 % по истечении 18 месяцев. Недостаточная выдержка приводит к тому, что древесина продолжает сохнуть, уже будучи в изделии. В результате внутри деревянных конструкций и изделий появляются напряжения, вызывающие деформацию и разрушение клеевых соединений.

Кроме того, следует учитывать, что в разных направлениях древесина усыхает неодинаково. Усыхание вдоль волокон уменьшает размеры древесины на 0,1 %, радиально – на 3–5 %, тангенциально – на 6–10 %. Более всего подвержены усыханию (примерно до 11 %) такие древесные породы, как бук, дуб, клен, граб. Для сосны, осины и тополя характерно умеренное усыхание – до 3–5 %. Менее всех усыхают ель и лиственница – до 2 %.

Длительность естественной сушки пиломатериалов, уложенных в штабеля, определяется различными факторами:

1) временем года;

2) климатическими условиями;

3) породой древесины;

4) толщиной пиломатериалов;

5) показателями начальной и конечной влажности.

Принудительная сушка осуществляется в специальных камерах (рис. 15) и бывает газопаровой, индукционной, жидкостной, вакуумной, диэлектрической и кондуктивной.

При камерной сушке древесина находится в потоках горячих газов, на нее воздействуют индуктивными токами, электромагнитными полями, нагревают в сере, парафине и пр. В результате таких действий температура внутри пиломатериалов поднимается до точки кипения, и влага испаряется.

Рис. 15. Камера для сушки древесины периодического действия: а – трубы отопления; б – вытяжные трубы; в – воздухоподача

Самым эффективным способом сушки является вакуумная, в которой риски деформации сведены на нет. Предварительно древесину несколько лет выдерживают в проветриваемых помещениях, после чего помещают в вакуумную камеру, где поддерживается низкая температура. В результате такой бережной сушки в древесине устраняются внутренние напряжения, приводящие к короблению. При достижении влажности 12 % пиломатериалы складируют в сухом помещении, в котором они будут находиться до достижения баланса влажности. По прохождении всех этапов древесину можно пускать в дальнейшую обработку. После такой сушки древесина отличается прочностью и имеет минимальное количество микротрещин.

На современном производстве весь процесс сушки контролируется компьютерной системой, которая периодически сообщает о ее ходе. При атмосферной сушке, хранении и перевозке пиломатериалов, влажность которых превышает транспортную, увеличивается риск поражения древесины грибами. Для предотвращения этого прибегают к защитной обработке, которая представляет собой пропитку древесины особыми обеззараживающими составами, называемыми антисептиками. Такая защита древесины наиболее эффективна, если осуществляется не позже 12 ч после распиловки леса. Обработанная древесина консервируется и приобретает стойкость к воздействию грибов, насекомых и атмосферной влаги.

Антисептические препараты должны отвечать ряду требований:

1) быть высокотоксичными к грибам;

2) быть безопасными для человека и животных;

3) сохранять свои свойства в течение определенного времени;

4) легко проникать в древесину;

5) не сказываться отрицательно на физико-механических характеристиках древесины;

6) не уничтожать металлические элементы, установленные на древесине;

7) не иметь неприятного запаха.

Антисептики бывают водорастворимыми, но могут и не растворяться в воде. Водорастворимыми антисептиками являются фторид натрия, кремне-фтористый натрий, хлорид цинка и др. Недостатком этой группы антисептиков считается то, что они пропитывают древесину на недостаточную глубину, вследствие чего их применяют для обработки пиломатериалов, которые непосредственно не будут соприкасаться с грунтом. В противном случае необходимо использовать антисептики на органических растворителях (например, на уайт-спирите). Оптимальным же считается вариант покупки пиломатериалов, которые прошли соответствующую обработку в условиях производства.

К нерастворимым в воде антисептикам относятся масла креозотовое, антрацитовое, сланцевое, для повышения антисептических свойств которых в них вводят до 5 % пентахлорфенола.

Чтобы не допустить появления насекомых, способных нанести вред хранящимся пиломатериалам, в помещении необходимо соблюдать санитарные нормы. Поэтому в профилактических целях в жилых помещениях древесину 2–3 раза в год обрабатывают 3 %-ным раствором фторида или кремнефторида натрия.

Для борьбы с появившимися насекомыми древесину обрабатывают инсектицидами.

Древесину можно сделать устойчивой к возгоранию, для чего ее пропитывают и покрывают особыми составами, называемыми антипиренами. К ним относятся огнезащитные краски, которые по виду связующего делятся на силикатные, перхлорвиниловые, масляные и казеиновые. Силикатные огнезащитные краски являются особенно эффективными. В них в качестве связующего используют жидкое стекло, а наполнителями служат песок, мел, магнезит. При высокой температуре на поверхности древесины образуется стекловидная пленка, которая покрывает ее и препятствует доступу кислорода.

Кроме антипиренов, для защиты древесины от возгорания применяют и конструктивные методы, включающие удаление деревянных конструкций и поверхностей от источников нагрева, изоляцию их огнестойкими материалами (асбестоцементными листами, войлоком, пропитанным глиняным раствором).

Современные технологии располагают различными способами защиты древесины, повышающими срок эксплуатации изделий из нее. К таким способам относится ламинирование, которое представляет собой покрытие оконных систем из менее ценной древесины (сосны и пр.) шпоном из ценных пород (дуба, бука, вишни и др.). Окна, изготовленные из ламинированного профиля, можно рассматривать как реальную альтернативу окнам с лакокрасочным покрытием. Технология ламинирования отработана и достигла уровня мебельного производства, поэтому качество отделки соответствует мировым стандартам. Кроме того, это дает возможность приобретать такие оконные системы даже тем, кто имеет достаточно ограниченные финансовые возможности.

В заключение несколько слов о хранении древесины, приобретенной для строительства. Для нее отводят возвышенное, очищенное от мусора место (желательно продезинфицировать его раствором медного купороса). Бревна и доски укладывают штабелем с применением подкладок, которые обеспечивают их проветривание.

Глава 2
Древесные породы, применяемые в строительстве

ХВОЙНЫЕ, ТВЕРДО– И МЯГКОЛИСТВЕННЫЕ ПОРОДЫ

Древесина по-прежнему остается самым экологичным материалом. Она находит применение не только в чистом виде, но и в составе композитных материалов, которым придает положительные свойства. Несомненным достоинством дерева является то, что оно сочетается практически со всеми строительными материалами.

Отличные декоративные характеристики, широкое распространение, легкая обработка и высокие прочностные качества делают древесину востребованным строительным материалом.

В строительстве применяют древесину хвойных и лиственных пород, которые бывают твердо– и мягколиственными.

Из хвойных пород выбор чаще всего останавливают на сосне и ели. Сосна относится кадровым породам: в ее ядре различают ядро и заболонь. Благодаря смоле эта древесина отличается водостойкостью. Но повышенная смолистость создает проблемы при ее использовании, поэтому при необходимости ее подвергают обессмоливанию. Кроме того, стечением времени древесина сосны бледнеет. Однако она по-прежнему остается востребованным материалом, поскольку хорошо поддается механической и химической обработке, а также вполне доступна по цене.

Ель не имеет ярко выраженного ядра, мягче, чем древесина сосны, менее смолистая (встречаются смоляные кармашки) и обладает приятным светло-желтым цветом.

Из твердолиственных пород наиболее популярны дуб, ясень и береза. Дуб обладает ценной древесиной красивого коричневого цвета с выразительной текстурой. Имеющиеся в ней дубильные вещества защищают от неблагоприятных воздействий и микроорганизмов, а также делают ее более долговечной. Ясень имеет ядро желтоватого цвета и заболонь с яркими годовыми кольцами. Древесина плотная, тяжелая и эластичная. Береза относится к заболонным породам (не имеет ядра), а древесина у нее мелковолокнистая, бледно-желтого цвета, достаточно упругая и твердая, но при длительном воздействии влаги она становится склонной к загниванию и короблению.

К мягколиственным породам относятся осина и черная ольха. Осина является типичной заболонной породой, имеет древесину серовато-белого цвета с небольшим красноватым оттенком. Кроме того, она легкая, тонковолокнистая и плохо переносит механические нагрузки, а в условиях повышенной влажности загнивает.

Черная ольха – заболонная порода, желто-коричневого цвета, легкая, тонковолокнистая, при нормальной влажности отличается достаточной прочностью. Помимо этого, она без труда обрабатывается.

В строительной индустрии наибольшее применение нашли такие породы древесины, как дуб, бук, береза, осина, липа, орех, сосна, ель, лиственница, пихта, кедр, основные свойства которых представлены в табл.6.

Таблица 6

Характеристика различных древесных пород

ПИЛОМАТЕРИАЛЫ

Сортименты, которые имеют стандартные размеры и получены при раскрое бревен, называются пиломатериалами. Они могут как применяться целиком, так и подвергаться дальнейшей переработке на необходимые заготовки и изделия, например оконные и дверные блоки.

В деревообработке применяют доски, брусья и бруски. Досками называются пиломатериалы, толщина которых составляет более 100 мм, но она не менее чем в 2 раза меньше их ширины. Брусья при толщине более 100 мм имеют ширину, равную толщине, или превосходят ее не более чем в 1,5 раза. У брусков толщина варьируется между 50 и 100 мм, а ширина колеблется от 80 до 250 мм. Размеры пиломатериалов представлены в табл. 7.

Общим для пиломатериалов является наличие двух плоскопараллельных плоскостей. Различаются они геометрической формой и размерами поперечного сечения.

Таблица 7

Основные размеры пиломатериалов

Доски, полученные из центральной части, называются сердцевинными и часто имеют низкое качество вследствие наличия скрытой сердцевинной трубки, которая состоит из древесины, ослабленной трещинами. Если при разрезании бревна внутренняя пласть проходит по его центру, рассекая сердцевинную трубку, получают центральные доски. Остальные доски относятся к боковым.

В строительстве часто требуются не бревна, а их части, которые представлены на рис. 16.

Пиломатериалы лиственных пород могут быть цельными и склеенными: как по длине и толщине, так и только по толщине. По последнему признаку пиломатериалы лиственных пород подразделяются на тонкие (до 32 мм) и толстые (более 32 мм). В зависимости от наличия пороков и дефектов древесина делится по сортам: на 3 – для лиственных пород и на 5 – для хвойных. При этом лучший из них называют отборным, а для остальных предусмотрены цифровые обозначения.

Рис. 16. Разновидности лесо– и пиломатериалов, применяемых в строительстве: а – пластина; б – двухкантный брус; в – необрезная доска; г – четвертина; д – четырехкантный брус с обзолом; е – полуобрезная доска с обзолом; ж – чистообрезной брус; з – горбыль; и – обрезная доска; к – строганые шпунтованные доски; 1 – обзол; 2 – пласть; 3 – ребро

Пиломатериалы, изготовленные из лиственных пород, используются в строительстве, хотя и не так активно, как пиломатериалы из деревьев хвойных пород. Они подразделяются, как уже было сказано выше, на необрезную и обрезную доску, вагонку и брус. Чаще всего их используют для внутренней отделки. Из них выполняют паркет, внутренние перегородки, оконные и дверные конструкции, различные детали и пр. Они могут быть:

1) цельными;

2) склеенными по ширине, толщине или длине;

3) тонкими (менее 32 мм);

4) толстыми (более 32 мм).

5) I, II или III сорта.

Максимально допустимая влажность данных пиломатериалов составляет 22 ± 3 %.

Хвойные породы используются в виде круглого леса и пиломатериалов. При раскряжевке (поперечном делении стволов, предварительно очищенных от сучьев) получают бревна, пластины, кряжи и подтоварник.

Более тонкая часть ствола – жердь, а затем – вершина. В строительстве применяют бревна с минимальным диаметром – 12 см в верхнем конце при длине 4–9 м.

Параметры ствола записывают следующим образом: 7 × 18. При этом первое число обозначает длину (в метрах), а второе – диаметр (в сантиметрах). По этим параметрам выделяются слега (8 – 12 см при длине 2–6 м), колья (3–6 см при длине 1–6 м), тонкая жердь (3–4 см при длине 3–8 м). Ассортимент круглого леса представлен на рис. 17.

Рис. 17. Ассортимент круглого леса: а – бревно; б – подтоварник; в – слега; г – жердь; д – кол; е – тонкая жердь

Выбирая те или иные пиломатериалы, надо учитывать их характеристики и технические свойства исходного материала, поскольку в одних случаях востребована высокая ударная вязкость, а в других – способность удерживать крепеж.

Пиломатериалы различаются по толщине и ширине на:

1) пластину – распиленное по продольной оси бревно;

2) четверть – продольно распиленная пластина;

3) однокантный брус – бревно, опиленное с одной стороны;

4) двухкантный брус – бревно, опиленное с противоположных сторон;

5) четырехкантный брус – бревно, опиленное с четырех сторон (при ширине и толщине более 100 мм);

6) трехкантный брус – половина двухкантного бруса;

7) шпалу – бревно, у которого одна сторона опилена по диаметру ствола, а другая – такая же, как у однокантного бруса;

8) брусок – изделие толщиной до 100 мм;

9) планку – материал толщиной 60–80 мм и шириной от 120 до 160 мм.

По раскрою пиломатериалы подразделяются на:

1) сердцевинные (чаще всего это одна доска);

2) центральные (обычно это две доски). Их выпиливают из центра ствола, через который и проходит пропил;

3) крайние доски, расположенные между центральными досками и горбылями;

4) горбыли, представляющие собой наружную часть бревна.

Наглядно это изображено на рис. 18.

Рис. 18. Раскрой бревна: 1 – сердцевинная доска; 2 – центральные доски; 3 – боковые доски; 4 – горбыли

При обработке бревна получают 1 сердцевинную доску или 2 центральные (распил при этом осуществляется через сердцевину), что характерно для тонких стволов. Далее идут боковые (крайние) доски и горбыли. Если бревно толстое, из него выпиливают брусья, а из оставшейся части – доски, рейки и пр.

Пиломатериалы из древесины хвойных пород различаются по сортам. По этому признаку они делятся на:

1) отборный (в строительстве не применяется);

2) I сорт (изготавливают дверные и оконные конструкции, несущие балки, настилают пол);

3) II сорт (применение такое же, как и у I сорта, кроме того, изготавливают стеновые панели, потолки под штукатурку);

4) III сорт (применение такое же, как и у II сорта, а также идет на обрешетку, заборы и пр.);

5) IV сорт (изготавливают обрешетку крыш, идет на дранку, предназначенную под штукатурку);

6) V сорт (на временные постройки, ящики, щитовые перегородки).

Каждый сорт имеет определенный набор допустимых дефектов, которые определяются по худшей пласти или кромке.

Широкие грани доски в зависимости от того, в какую сторону она направлена, классифицируют на внутреннюю, обращенную к сердцевине, и наружную, обращенную к заболони. Более качественная поверхность доски называется верхней, а противоположная – нижней.

Обрезные и необрезные доски получили свое название по характеру кромки, которая у обрезной доски обрезается по всей длине или, как минимум, до половины длины. У необрезной доски и горбыля кромки не обрезаны.

Толщину обрезной доски измеряют, отступив от торца на расстояние, равное ее ширине (в отличие от толщины необрезной доски, которую измеряют на концах).

Ширина обрезной доски измеряется по широкой грани, которая называется пластью, на расстоянии не менее 150 см от торцов, у необрезной доски ширину определяют посередине длины.

Параметры пиломатериалов записывают в виде ряда цифр: 5 × 16 × 40, в котором первое число – длина в метрах, второе – ширина в сантиметрах, а третье – толщина в миллиметрах.

Размеры пиломатериалов устанавливают при влажности 15 %. Если этот параметр больше, то, измеряя ширину и толщину, делают поправку на усушку.

Пиломатериалы хвойных пород, в частности обрезная доска, различны по толщине и ширине (см. табл. 7). При ширине до 100 мм допускаются отклонения в ±2 мм, более 100 мм – в ±3 мм. Длина пиломатериалов хвойных пород составляет 1–6,5 м (погрешность от – 25 до +50 мм).

Брусья могут иметь толщину и ширину 100–250 мм. Пиломатериалы называются планками, если имеют толщину 60–80 мм и ширину 120–160 мм.

Выход готовых пиломатериалов определяется требованиями, которые предъявляются к продукции, и способами изготовления. При необходимости получения длинномерных обрезных пиломатериалов бревна распиливают на лесопильных рамах, а если надо получить заготовки длиной не более 2–3 м, то сначала производят необрезные пиломатериалы, которые затем идут на заготовки.

Для сохранения и увеличения срока службы пиломатериалов их необходимо обрабатывать различными составами, в частности влагонепроницаемыми, огнестойкими и др.

Заготовками называются пиломатериалы, «прирезанные на заданные одинарные или кратные им размеры, из древесины соответствующего качества, имеющие припуски для деления кратных заготовок на одинарные, припуски на механическую обработку и усушку». Различают заготовки пиленые, клееные, калиброванные. В зависимости от используемой древесины (хвойной или лиственной) заготовки должны соответствовать определенным требованиям, параметрам по длине, толщине, применению. Помимо сказанного, следует добавить, что для конкретных конструкций подбирают строго определенные пиломатериалы (табл. 8).

Таблица 8

Назначение пиломатериалов